在深空探测任务中,从遥远的航天器高效而可靠的回传各类珍贵的图像信息至关重要。然而,极长的传播距离和复杂的深空环境造成的传输过程中信号衰减大而时变、传输时延长且链路时断时续等问题,给图像传输系统的设计和实际应用带来了巨大的挑战。因此,选择高效可靠的技术并设计适合深空环境的的图像传输策略,保证珍贵的深空探测图像数据的高效率、高可靠性传输,对于深空探测任务意义重大。本文针对传统深空图像传输系统中存在的问题,设计了一种码率自适应的深空探测图像传输系统。该系统综合考虑深空图像传输面临的各种制约,以DTN(Delay Tolerant Network)协议体系为基本架构,选取压缩感知(Compressed Sensing,CS)作为信源图像压缩技术,Spinal码作为信道编译码技术,LTP(Licklider Transmission Protocol)协议作为传输控制协议,能够很好地满足非对称节点资源的约束。深空信道受到多种因素影响,环境复杂多变,传统图像传输系统的固定码率的设计方式不能根据信道环境调整码率,在一定程度上会造成传输资源的浪费。为了实现与时变深空信道的动态匹配,本文根据CS重构对于压缩值丢失和错误的鲁棒性,设计了三种粗粒度码率自适应的传输策略,使得信源和信道码率能够根据信道环境变化而调整。这三种传输策略分别采用不同的CS解压缩机制,即基于CS容删、基于CS容错和基于CS容删容错的解压缩机制。除此之外,为了实现深空探测图像高效率、高可靠性的传输,建立了以最大化吞吐量为目标、以满足最低图像重构质量为约束的码率联合优化模型。在地球与火星之间通信的场景下,以Gilbert-Elliot模型为基本深空信道模型,同时考虑信道中可能出现的短时突发错误,对建立的优化模型求解,并以此结果为依据调整不同信道状态下的发送策略,结合信道状态预测,在低频率反馈的前提下实现深空探测图像高效率的回传。为了验证本文提出的码率自适应深空图像传输系统的性能,本文以地球与火星之间的通信链路为仿真场景在已有半实物仿真平台上进行多种传输方案的仿真实验,证明了我们提出的传输系统的性能。仿真结果表明,我们提出的系统的实际吞吐量非常接近于理论计算值,三种粗粒度码率自适应传输方案的实际吞吐量都高于深空通信中常用的重传无信道预测方案,证明了我们提出的码率自适应传输机制和码率联合优化方案的有效性与可行性。